JPH01194929A - 排煙脱硫脱塵方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は湿式排煙脱硫脱塵方法に関し、より詳細には排
煙中に含まれる煤塵、ＨＦ、　ＨＣＩに起因する脱硫性
能の低下、および石灰、石灰石の反応率の低下を防止し
、吸収液中のＣＯＯ値および窒素を低下させて排水処理
を軽減し、更に装置を簡素化した排煙脱硫脱塵方法に関
する。

〔従来技術〕

湿式排煙脱硫脱塵方法においては、脱塵は気液接触によ
って行われ、脱硫は下記の反応式で概要が表される。

Ｓ０２　＋ＣａＣ０，＋　％ＨｚＯ＝ＣａＳＯ：＋・’
ＡＨ２０＋Ｃ０２Ｓｏｌ　＋ＣａＣ０，＋　Ｖ２０ｚ　
＋　２８ｚＯ−ＣａＳＯａ、２ＨｚＯ＋ＣＯ２ところで
、化石燃料を燃焼するボイラー等の排煙には、ＳＯ□、
煤塵のほかニＮ０１ＨＰ、　ＩＩｃＩ、Ｎ１１３等のガ
スも含まれており、更に吸収剤中の不純物もあって吸収
剤との反応は極めて複雑である。

従って、脱硫性能に及ぼす影響も多様である。

そして、従来のスプレー塔、充填塔やグリッド塔を用い
た脱硫法においては、特に排煙中に存在するＨＦ、　）
ＩｃＩや煤塵によって石灰、石灰石等の吸収剤の反応性
の減少、脱硫性能の低下、得られる石膏の品質低下、排
水ＣＯＤおよび窒素の増加等の欠点が発生した。

また、一方、公害防止装置はその目的から常により簡素
化が望まれている。

しかし、肝、ＨＣＩや煤塵をふくむ排ガスに対しては、
従来、ＨＦ、　ＨＣＩや煤塵を除去した後に脱硫する二
段階法が行われており、装置等の簡略化のために、煤塵
、ＳＯＷ、ＨＦ、　ＨＣＩを一括処理する方法が提案さ
れたが、上記の欠点は増大する傾向にあり、従来法では
一括処理による装置の簡素化は困難であるとされていた
。

そこで本発明者らは、先に特開昭６２−２５８７２７号
において、排煙と接触する帯域の吸収液に酸素含有ガス
を導入して、この吸収液中の亜硫酸塩濃度を５ｍｍｏｌ
／／以下に保持する方法を提案した。

しかしながら、この方法でも装置形状によっては、また
装置の大型化にともない、炭酸カルシウム等吸収剤の反
応性の減少、脱硫率の低下が発生した。

特に吸収液中にアパタイトが生成し、脱硫率の低下と吸
収剤の溶解阻害が認められた。

〔発明の目的〕

本発明は上記従来の欠点を解消し、装置形状や装置の大
型化にかかわらず排煙中に含まれる１１Ｆ、ｌｌＣｌ　
、煤塵による脱硫率の低下や石灰、石灰石の反応性低下
を防止して石膏品質を向上させ、かつ脱硫率を向上させ
、更に排水中のＣＯＤおよび窒素を低下させこかつ脱硫
脱塵を一括処理する方法を提供することを目的とするも
のである。

〔発明の構成〕

上記目的を達成する本発明の排煙脱硫脱塵方法は、ＳＯ
ｔ、　ＨＰ、　ＨＣＩ　と煤塵を少なくとも含む排煙を
カルシウム化合物を含む吸収液と接触させる排煙脱硫脱
塵方法において、該排煙と接触する帯域の該吸収液に酸
素含有ガスを導入して該吸収液中の亜硫酸塩濃度を５ｍ
ｍｏｌ／ｌ以下に保持すると共に、該気液接触帯域を含
む吸収槽内のｐＨ分布差が２．０以下になるようにする
ことを特徴とするものである。

また、かかる吸収槽内のｐＨ分布差は、前記吸収帯域中
の吸収液に酸素含有ガスを導入して吸収液中の亜硫酸塩
濃度を５ｍｍｏｌ／ｌ以下に保持すると共に気液接触帯
域中の吸収液の滞留時間が１分以内になるように気液接
触帯域を含む吸収槽内の接触液を混合することによって
も達成される。

より好ましくは、吸収槽からの排出吸収液のｐＨが４．
５以上になるように、気液接触帯域にカルシウム化合物
を含む吸収液を供給することによって、上記ｐＨ分布を
達成することができる。

本発明においては、ＳＯ２、ＨＦ、　ＨＣＩおよび煤塵
を少なくとも含む排煙が処理の対象となる。

ここで、処理対象の排煙中のＳＯ，濃度はいがなる範囲
であっても良く、また肝、Ｈｃｌおよび煤塵の含有量も
特に限定されず、石灰の炭種によって異なるが、例えば
）ＩＦの５〜２００ｐｐｍ、　ＩＩｃＩの５〜２００ｐ
ｐｍ、煤塵として２０ｍｇ／　Ｎ　ｒｄ　〜３０　ｇ　
／Ｎｎｆの含有量をそれぞれ挙げることができる。

また本発明においては、上記の排煙と接触する帯域のカ
ルシウム化合物を含む吸収液に酸素含有ガスが導入され
、吸収液中の亜硫酸塩濃度が５１１１Ｉ１０１７１以下
、好ましくは３ｍｍｏｌ／ｊ！以下に保持される。

従って、吸収されたばかりの活性の高い液中のＳＯ２が
、石灰石等と反応する前段階で酸素と速やかに反応する
ことができ、ゆえに酸性度の高い硫酸イオンをすみやか
に生成し、添加された石灰石等の溶解をスムーズに進行
させることができる。

また、従来のスプレー塔等のように排煙中の酸素によっ
て主として酸化が行われる場合とは異なって、酸素含有
ガス中の酸素は酸素分圧が高く、直接に吸収されたばか
りの活性の高い液中の低濃度ＳＯ□を含む吸収液と接触
するので、酸化速度が大幅に改善される。

従って、少量の酸素含有ガスで吸収液中の亜硫酸塩濃度
を最小にすることができる。

更に亜硫酸塩の酸化がＳＯ□吸収部で起るので、ＳＯ□
分圧を急激に低下させることが可能となり、脱硫率の向
上をはかることができる。

亜硫酸塩濃度は、酸素含有ガスの供給量によって容易に
制御することができ、その濃度が５ｍｍｏｌ／ｌを越え
ると、吸収剤の反応性低下により吸収剤利用率の低下と
脱硫率の低下および排水規制の点で問題になっているニ
チオン酸塩や、ＮＯｘの吸収によって生成するイミドジ
スルホン酸塩等のＮ−３化合物濃度の増加があり、これ
ら副生物の処理が複雑となり、コストも増加する。

更に本発明においては、排煙と吸収液との気液接触帯域
を含む吸収槽内のｐＨ分布差が２．０以下、好ましくは
１．５以下になるように保持される。

かかるｐＨ分布差は、気液接触帯域に導入される酸素含
有ガスによる分散混合によって行なわれる。あるいは、
気液接触帯域に酸素含有ガスを導入して亜硫酸塩濃度を
上記のように保持すると共に、気液接触帯域中の吸収液
の滞留時間が１分以内、好ましくは３０秒以内になるよ
うに、接触帯域を含む接触液全体を十分に混合し、完全
混合状態に近づけることによって行なわれる。

混合は攪拌機による混合、吸収液の気液接触帯域への供
給、外部ポンプによる吸収液循環混合や、これらの組合
せによる方法など、従来、液混合に使用されている方法
を採用することができる。

更に本発明は、上記のような気液接触帯域への酸素含有
ガスの導入、あるいは吸収液の混合操作を伴う酸素含有
ガスの導入に加えて、吸収槽からの排出吸収液のｐＨが
４．５以上、好ましくは５．０以上になるように、吸収
液を気液接触槽に供給することによっても行なわれる。

このように気液接触帯域を含む吸収槽内の接触液を酸素
含有ガスによる分散混合または混合操作により混合して
、あるいは、積極的に吸収液を気液接触帯域に供給する
ことによって気液接触帯域の吸収液のｐＨを制御するこ
とによりアパタイトの生成を防止することができる。

ｐＨ分布が２．０を越えると、ｐＨが低い部分でアルミ
ニウムが溶解し、ｐＨが高い部分でアパタイトが析出す
る。

また、気液接触帯域における吸収液の滞留時間が大きい
と、アルミニウムが溶解しやすく、アパタイト生成の原
因となる。

なお、本発明で吸収剤として使用されるカルシウム化合
物は特に限定されるものではなく、従来使用されている
石灰や石灰石等を使用することができる。

また、酸素含有ガスとしては、空気、酸素または酸素富
化空気等を使用することができ、その供給量も特に限定
されず、例えば対ＳＯ２の２倍理論量以上モルが使用さ
れる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、排煙と接触する帯域
の吸収液に、酸素含有ガスが導入されて吸収液中の亜硫
酸塩濃度が５ｍｍｏｌ／ｎ以下に保持されると共に、こ
の酸素含有ガスの分散混合または混合操作の加味によっ
て排煙と吸収液の接触帯域を含む吸収槽内のｐＨ分布差
が２．０以下になるように保持されるので、下記の効果
を達成することができる。

（１）排煙中に含まれる煤塵やＩＩＦ、　ＨＣＩによる
脱硫性能の低下等を防止することができる。

通常のスプレー塔、充填塔やグリッド塔では、排煙−吸
収液接触帯域において排煙中の酸素によって主として酸
化が行われ、更に必要によっては排煙−吸収液接触帯域
ではない吸収塔下部等に位置する循環用液槽（液溜部）
中の吸収液中に空気が導入されてＳＯ□の液相酸化が行
なわれる。

従って、吸収塔内で排煙と接触しながら流下する吸収液
中に亜硫酸塩が一時的に蓄積し、排煙中の煤塵、ＨＦ、
　ＨＣＩによって石灰や石灰石の溶解が阻害され、脱硫
性能が低下する。

また亜硫酸塩が蓄積するので吸収液中にニチオン酸（Ｈ
２ＳＺＯ＆）が生成し、吸収液のＣＯＤが増加し、さら
にＮ−３化合物濃度が増加する。

また、排煙と接触しながら流下する吸収液は、Ｓｏｌの
吸収、酸化によりｐＨが低下（酸性側に移行）する。こ
の低ｐＨの吸収液が吸収塔下部等に設けられた液槽の高
ｐＨの吸収液（多くは５以上）中に落下し、流下吸収液
のｐＨが急激に上昇する。

この結果、ｐＨが低下した流下吸収液に溶解しているア
ルミニウムイオン等が吸収液槽の高ｐＨ吸収液でアパタ
イトを生成し、脱硫および吸収剤溶解の阻害を起す。

また従来法の、酸化塔を別置する方式では、吸収剤スラ
リーを調製する液のｐＨが３．５以下と低ｐＨであり、
前記同様にアパタイト生成条件となり問題である。

本発明によれば、かかる従来の欠点を完全に解消するこ
とができる。

（２）上記従来の方法では、排煙中のＳＯ２濃度が３０
０ｐｐｍ以上になると吸収液中の亜硫酸塩濃度上昇が特
に著しく、排煙中のＨＦ等による石灰や石灰石の溶解阻
害が増大し、脱硫性能の低下が激しい。

また、排煙中の酸素濃度が２．８％程度以下になっても
酸化不十分およびＨＦ等に起因する脱硫性能の低下が激
しく、液溜部への空気導入では解決できなかった。

これに対して本発明においては、排煙−吸収液の接触帯
域である吸収液内に酸素含有ガスが導入されるので、Ｓ
Ｏ□の吸収とほぼ同時にｓｏ２を硫酸イオンに酸化する
ことができ、吸収液中の亜硫酸濃度を５ｍｍｏｌ／ｌ以
下に保持可能であり、Ｓ　Ｏｚ　濃度が３００ｐｐｍ以
上でも、また排煙中の酸素濃度が２．８％以下でも十分
に石灰石等の吸収剤利用率、石膏品質および脱硫性能を
高めることができる。

（３）上記従来の方法では、排煙と接触後の液溜部に空
気が吹き込まれるので、排煙中に煤塵、１１Ｆ、　ＩＩ
ｃＩが存在するとＳＯ□酸化効率が特に低下し、より大
量の空気が必要となり、また酸化効率向上のために複雑
な酸化方法が必要になる等、経済性に問題があった。

本発明によれば、排煙と接触する帯域の吸収液に酸素含
有ガスが導入されるので、酸素含有ガスの使用量を削減
することができ、装置の小型化、簡素化を達成すること
ができる。

（４）上記従来の方法では、吸収液全系においてｐＨ分
布差が２以上、場合によっては３以上もあり、更に低ｐ
Ｈ部分の液滞留時間が数分以上あるので、アパタイトの
生成が起り、Ｎ　ａ　ＯＨ等を添加する必要があった。

本発明によれば、低亜硫酸濃度液の気液接触部の吸収液
ｐＨを吸収剤の導入によって制御することができる。従
って、液混合方式と組合せることにより、吸収液のｐＨ
と滞留時間をコントロールすることができ、アパタイト
生成条件外で運転することができる。

（５）排煙−吸収液接触帯域において、排煙中の酸素に
よるＳＯ７酸化効率を向上させるために、酸化触媒とし
てＦｅやＭｎを使用する従来の方法においても、吸収液
中の亜硫酸塩濃度を５ｍｆｆ１ｏｌ／ｌ以下に抑えるこ
とが困難であり、このためにＬ／Ｇ　（液・ガス比）を
増大させたり、吸収塔を大型化することに加えて触媒濃
度管理、触媒の回収などが必要となり、装置の簡素化の
点で満足すべきものではなかった。

本発明の方法は、かかる従来法の欠点をも十分に解消す
るものである。

以下、本発明の実施例を述べる。

〔実施例〕

実施例Ｉ 第１図に示した排煙脱硫脱塵装置を用いて、ＳＯｚｌｏ
ｏｏｐｐｍ、酸素４％および煤塵を含む石炭焚きボイラ
ーからの排煙１の約３０００　Ｎ　ｍ　／ｈを吸収装置
６に供給し、カルシウム化合物を含む吸収液１０と接触
させて脱硫、脱塵処理をし、処理後の排煙２を排出させ
た。

一方、吸収装置６の排煙１と接触する気液接触帯８には
、空気３を導入し、排ガス１中のＳ（ｈが気液接触帯８
に吸収されると同時に酸化して硫酸イオンを生成させた
。

吸収液１０を吸収装置６から排出し、固液分離機７で石
膏５を分離し、さらに濾過液に吸収剤の炭酸カルシウム
４を投入し、吸収装置６に循環させた。

また、ポンプ１１を設け、吸収液を循環混合させた。

得られた結果を下記第１表に示す。

なお、吸収液中のニチオン酸塩濃度は１０−　’ｍｍｏ
ｌ／　ｌ以下であり、Ｎ−３化合物も１０−’ｍ　ｍｏ
ｌ／β以下であった。

また、排出水１３中のＣＯＯ値はニチオン酸分解装置を
設置していないにもかかわらず、いずれも５　ｐｐｍ以
下であった。また、ｐＨは５であった。

実施例２ 第２図に示す攪拌機１２を備えた吸収装置６を用い、実
施例１と同一条件で脱硫脱塵を行った。

結果を下記第２表に示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における吸収液と排煙、酸素含有ガスと
の接触帯を示す概要説明図、第２図はこの接触帯の他の
例を示す概要図である。 １・・・排煙、３・・・空気、ＩＯ・・・吸収液。 代理人　弁理士　小　川　信　−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＳＯ＿２、ＨＦ、ＨＣｌと煤塵を少なくとも含む排
   煙をカルシウム化合物を含む吸収液と接触させる排煙脱
   硫脱塵方法において、該排煙と接触する帯域の該吸収液
   に酸素含有ガスを導入して該吸収液中の亜硫酸塩濃度を
   ５ｍｍｏｌ／ｌ以下に保持すると共に、該気液接触帯域
   を含む吸収槽内のｐＨ分布差が２．０以下になるように
   することを特徴とする排煙脱硫脱塵方法。 ２、前記吸収槽内のｐＨ分布差が前記気液接触帯域中の
   前記吸収液に酸素含有ガスを導入して該吸収液中の亜硫
   酸塩濃度を５ｍｍｏｌ／ｌ以下に保持すると共に、該気
   液接触帯域中の該吸収液の滞留時間が１分以内になるよ
   うに該気液接触帯域をを含む前記吸収槽内の吸収液を混
   合することにより達成される請求項１記載の排煙脱硫脱
   塵方法。 ３、前記吸収槽の排出吸収液のｐＨが４．５以上になる
   ように前記気液接触帯域に前記カルシウム化合物を含む
   吸収液を供給する請求項１または２記載の排煙脱硫脱塵
   方法。